检索结果-南通市图书馆

中南大学学报（自然科学版） 2022年第12期53卷 4700-4710页

作者：廖成志侯文渊魏兴国段鹏李贺松中南大学能源科学与工程学院湖南长沙410083 中北大学能源动力工程学院山西太原030051

作为铝电解槽的核心部件,阳极在制备过程中会产生一定的气孔,导致铝电解炭耗增加,二氧化碳排放量升高,对阳极进行浸渍是解决阳极气孔问题的有效方式。为了探究和优化与阳极浸渍有关的浸渍工艺参数,基于响应曲面法的Box-Behnken设计原理... 详细信息

作为铝电解槽的核心部件,阳极在制备过程中会产生一定的气孔,导致铝电解炭耗增加,二氧化碳排放量升高,对阳极进行浸渍是解决阳极气孔问题的有效方式。为了探究和优化与阳极浸渍有关的浸渍工艺参数,基于响应曲面法的Box-Behnken设计原理,分别建立预热时间、浸渍温度、浸渍时间和浸渍压力及四者间交互作用对浸渍质量与经济效益影响的回归模型。研究结果表明浸渍时间对浸渍质量与经济效益的影响最显著,浸渍压力的影响次之,浸渍温度的影响最小;延长浸渍时间、提高浸渍压力、在一定区间内升高浸渍温度均有利于提高浸渍质量和经济效益。最佳浸渍工艺参数如下:预热时间为12.1 h,浸渍温度为198℃,浸渍时间为6.9 h,浸渍压力为1.73 MPa。在此最佳浸渍工艺参数下,浸渍质量与经济效益的模型预测值分别为165.1 kg和565.8元,与实验结果基本一致,表明模型准确,优化方案可指导铝电解用阳极浸渍工艺。

关键词：铝电解阳极浸渍响应曲面法影响特性工艺优化

铝电解气泡运动特性与形貌演变规律的研究进展

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中国有色金属学报 2023年第4期33卷 1232-1251页

作者：孙美佳李宝宽东北大学冶金学院沈阳110819

铝电解气泡运动是伴随电解槽内离子输运与传热传质传动的复杂非平衡态过程。对多物理场作用下的多尺度气泡运动行为的揭示是控制电解槽稳定运行、降低电能消耗以及提高电流效率的关键。本文综述了铝电解气泡运动行为的实验和数值计算方... 详细信息

铝电解气泡运动是伴随电解槽内离子输运与传热传质传动的复杂非平衡态过程。对多物理场作用下的多尺度气泡运动行为的揭示是控制电解槽稳定运行、降低电能消耗以及提高电流效率的关键。本文综述了铝电解气泡运动行为的实验和数值计算方法的研究进展,尤其对多尺度气泡形核、生长、聚并以及释放行为的研究进行了详细的阐述。对当前的工业测量实验、水模型实验、水溶液电解实验以及高温电解实验的优缺点进行了对比与总结。对数值实验的界面捕捉方法、欧拉-欧拉方法、欧拉-拉格朗日方法以及格子玻尔兹曼方法对描述不同尺度气泡的适用性进行了对比与评估,提出未来的研究方向要结合微观电化学反应、界面传质并利用工业人工智能等方法优化铝电解过程气泡运动。

关键词：铝电解多尺度气泡数值模拟形貌演变

铝电解NiFe_2O_4基惰性阳极材料纤维增强体的选择

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中国有色金属学报 2013年第1期23卷 154-161页

作者：华中胜姚广春龙秀丽王海川赵卓安徽工业大学冶金与资源学院马鞍山243002 东北大学材料与冶金学院沈阳110819

以NiO和Fe2O3为原料采用固相烧结法合成NiFe2O4尖晶石,通过向其中添加短纤维制备纤维/NiFe2O4惰性阳极材料。为选择适合于NiFe2O4基惰性阳极材料的纤维增强体,对几种纤维在NiFe2O4基体中的高温稳定性进行考察。结果表明,高温下碳纤维、... 详细信息

以NiO和Fe2O3为原料采用固相烧结法合成NiFe2O4尖晶石,通过向其中添加短纤维制备纤维/NiFe2O4惰性阳极材料。为选择适合于NiFe2O4基惰性阳极材料的纤维增强体,对几种纤维在NiFe2O4基体中的高温稳定性进行考察。结果表明,高温下碳纤维、玻璃纤维、氧化铝纤维和碳化硅纤维与NiFe2O4基体是热力学不相容的;1 200℃时镀镍碳纤维和镍纤维不能在基体中稳定存在;1 400℃时ZrO2(f)与NiFe2O4基体具有良好的物理和化学相容性,添加3%ZrO2(f)(质量分数)阳极试样的力学性能得到明显改善。因此,ZrO2(f)可作为NiFe2O4基惰性阳极的纤维增强体。

关键词：铝电解 NiFe2O4 纤维惰性阳极稳定性强韧化

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铝电解阳极气泡图像Matlab处理研究

稀有金属 2015年第12期39卷 1101-1107页

作者：李松石忠宁赵志彬李志韦轶华六盘水师范学院化学化工系贵州六盘水553000 东北大学材料与冶金学院辽宁沈阳110004

阳极气泡排放过程的运动会搅动电解质,对铝电解产生很大的影响,进行铝电解阳极气泡的研究可以掌握气泡的排放与电解质流动之间的关系。通过透明电解槽拍摄了铝电解阳极气泡的析出行为,用Matlab数学软件处理了实验过程所得到的图像。确... 详细信息

阳极气泡排放过程的运动会搅动电解质,对铝电解产生很大的影响,进行铝电解阳极气泡的研究可以掌握气泡的排放与电解质流动之间的关系。通过透明电解槽拍摄了铝电解阳极气泡的析出行为,用Matlab数学软件处理了实验过程所得到的图像。确定了灰度转化、直方图规定化、二值化、气泡特征提取的技术路线。采用该技术路线可以清晰地得到铝电解阳极气泡图像,提取气泡面积、质心等特征。研究发现,直方图规定化相比直方图均衡化可以获得更加清晰地气泡图像,二值化可以清晰的提取到气泡边部轮廓。通过以上技术路线,可以清晰的观察到原始图像无法分辨的气泡。用图像处理软件Image pro-plus 6.0获得气泡大小等特征,通过连续两帧气泡图像获得气泡速度,从而为进一步研究铝电解阳极气泡奠定了基础,还可以应用于冶金反应器的水模型实验等图像分析,稀土金属等其他金属电解过程的气泡行为研究等。

关键词：铝电解阳极气泡 Matlab 图像处理

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铝电解过程中锂元素的阴极渗透机理

东北大学学报（自然科学版） 2021年第1期42卷 62-67页

作者：王耀武尤晶彭建平狄跃忠东北大学冶金学院辽宁沈阳110819 辽宁科技学院辽宁本溪117004

铝电解生产过程中,由于氧化铝中含有少量的氧化锂导致电解质中氟化锂含量升高,锂元素向阴极内衬中渗透.通过X射线衍射分析与扫描电镜分析,对电解质和阴极炭块中锂元素的存在形式进行了研究,探讨了铝电解过程中锂元素的阴极渗透机理.结... 详细信息

铝电解生产过程中,由于氧化铝中含有少量的氧化锂导致电解质中氟化锂含量升高,锂元素向阴极内衬中渗透.通过X射线衍射分析与扫描电镜分析,对电解质和阴极炭块中锂元素的存在形式进行了研究,探讨了铝电解过程中锂元素的阴极渗透机理.结果表明:电解质中的锂主要以LiNa2AlF6形式存在;电解过程中,电解质中的部分锂离子被铝还原为金属锂并进入铝液中,铝液中锂摩尔分数与电解质中的氟化锂摩尔分数成正比;电解质中的锂主要以氟化物形式通过阴极炭块中的开气孔和裂缝向阴极炭块中渗透,铝液中的锂不会通过铝液向阴极炭块内部扩散.

关键词：铝电解氟化锂渗透机理铝热还原阴极炭块

铝电解用NiFe2O4-Cu金属陶瓷惰性阳极的制备

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中国有色金属学报 2003年第6期13卷 1540-1545页

作者：田忠良赖延清张刚秦庆伟王剑锋李劼刘业翔中南大学冶金科学与工程学院中南大学冶金科学与工程学院长沙410083

以高温固相合成法合成的NiFe2 O4陶瓷粉体和金属Cu粉为原料 ,采用冷压烧结法制备了Cu含量在5 %～ 2 0 %之间的NiFe2 O4 Cu金属陶瓷惰性阳极 ,研究了烧结气氛和烧结温度对其物相组成、微观形貌和基本物理性能的影响。结果表明 :通过控制... 详细信息

以高温固相合成法合成的NiFe2 O4陶瓷粉体和金属Cu粉为原料 ,采用冷压烧结法制备了Cu含量在5 %～ 2 0 %之间的NiFe2 O4 Cu金属陶瓷惰性阳极 ,研究了烧结气氛和烧结温度对其物相组成、微观形貌和基本物理性能的影响。结果表明 :通过控制烧结气氛中氧分压在NiO和Cu2 O的离解反应平衡氧分压之间 ,可以制备出具有目标物相组成的NiFe2 O4 Cu金属陶瓷 ;烧结温度和保温时间对所得NiFe2 O4 Cu金属陶瓷的相对密度有较大影响 ;NiFe2 O4和Cu之间的不润湿性限制了NiFe2 O4 Cu金属陶瓷烧结温度的提高和保温时间的延长 ,在保证金属相分布均匀且不溢出的前提下 ,所制备的NiFe2 O4 Cu金属陶瓷的相对密度较小 ;金属相Cu含量越高 ,NiFe2 O4 Cu金属陶瓷最高烧结温度越低、最长保温时间越短 ,从而相对密度越低、孔隙率越高 ;除了尽量降低金属相含量外 ,还可向NiFe2 O4 Cu金属陶瓷中添加其他金属如Ni和Co等 ,以改善陶瓷相与金属相之间的润湿性 ,以提高烧结温度 ,进而提高其相对密度和耐腐蚀性能。

关键词： NiFe2O4-Cu金属陶瓷惰性阳极制备工艺铝电解

铝电解阴极燕尾槽内炭块-糊料-钢棒界面接触状态仿真优化

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中南大学学报（自然科学版） 2020年第12期51卷 3331-3340页

作者：吕晓军孙启东陈昌李劼中南大学冶金与环境学院湖南长沙410083

为探明铝电解槽阴极燕尾槽内各界面的接触行为及其界面接触电阻对阴极电热应力场的影响,建立基于接触电阻的物理场计算方法,对比分析接触电阻对阴极燕尾槽电场-热场-应力场的影响,提出并构建了接触压力与接触电阻之间的双向耦合方法,考... 详细信息

为探明铝电解槽阴极燕尾槽内各界面的接触行为及其界面接触电阻对阴极电热应力场的影响,建立基于接触电阻的物理场计算方法,对比分析接触电阻对阴极燕尾槽电场-热场-应力场的影响,提出并构建了接触压力与接触电阻之间的双向耦合方法,考察接触应力和接触电阻两者动态平衡下的电热场分布特性。在此基础上,分析钢棒糊膨胀系数对阴极电热场的影响。研究结果表明:施加接触电阻后阴极电压降由221.69 mV增加到311.85 mV,由接触电阻引起的接触电压降为90 mV,约占整个阴极电压降的29%;而阴极电流密度由41.52 mA/mm^2减小到29.90 mA/mm^2,阴极电流密度下降了约28%;燕尾槽侧部接触压力高于顶部接触压力,接触压力主要集中于燕尾槽的"燕尾"处;相比未考虑接触电阻的计算结果,考虑接触电阻的铝电解槽电热场分布及计算结果更加接近生产实际,其接触压力整体上提高了约0.25 MPa;接触电阻会引起阴极高温区域向炭块底部和X轴方向扩张,导致炭块的温度梯度减小;在阴极炭块可承载范围内,通过钢棒糊膨胀系数优化计算,发现适当增大接触压力能够有效降低阴极电压降,当阴极钢棒糊的热膨胀系数增加4倍时,阴极电压降降低了12.68 mV,且温度场未出现明显变化;在铝电解槽物理场的计算过程中,需要考虑与重视燕尾槽内界面接触电阻,这有利于更加准确地认识和了解阴极物理场的分布特性。

关键词：铝电解接触压力有限元电场-热场-应力场耦合

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铝电解生产过程的多目标优化

中南大学学报（自然科学版） 2012年第2期43卷 548-553页

作者：郭俊桂卫华文新海中南大学信息科学与工程学院湖南长沙410083

针对某铝厂铝电解生产过程中的摩尔比、电解温度和极距难以根据不同工况进行实时调整,无法达到期望综合生产目标的问题,提出以电流效率最高、槽电压最低为优化目标,以氧化铝浓度指标和生产工艺要求为约束条件的基本优化思想。首先采用... 详细信息

针对某铝厂铝电解生产过程中的摩尔比、电解温度和极距难以根据不同工况进行实时调整,无法达到期望综合生产目标的问题,提出以电流效率最高、槽电压最低为优化目标,以氧化铝浓度指标和生产工艺要求为约束条件的基本优化思想。首先采用多元线性回归与改进BP神经网络方法,建立铝电解生产过程非线性不等式约束的多目标优化模型;然后,采用比例加权系数法与广义简约梯度组合算法求解多目标优化问题,获得摩尔比、电解温度和极距的优化设定值。研究结果表明,在工况正常时,模型优化结果的相对误差在5%左右;工况异常时,模型优化结果的相对误差在10%以内;本文所用方法的优化精度较高,基于实际生产数据的仿真结果的有效率都在90%以上,在工况正常情况下可以达到97%,此结果能很好地满足企业的要求。

关键词：铝电解 BP神经网络多目标优化比例加权系数法

铝电解槽钢棒加高型阴极对铝液中水平电流的优化

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中国有色金属学报 2012年第10期22卷 2951-2959页

作者：杨帅李劼徐宇杰张红亮张翮辉邹忠赖延清中南大学冶金科学与工程学院长沙410083

为减小传统铝电解槽内铝液中存在的较大水平电流,提出一种阴极钢棒加高型阴极。采用含电接触的有限元模型计算钢棒加高型阴极结构的电场,考察此种阴极对于铝液中水平电流的优化作用。计算结果表明:选择合适的加高位置及加高高度可使铝液... 详细信息

为减小传统铝电解槽内铝液中存在的较大水平电流,提出一种阴极钢棒加高型阴极。采用含电接触的有限元模型计算钢棒加高型阴极结构的电场,考察此种阴极对于铝液中水平电流的优化作用。计算结果表明:选择合适的加高位置及加高高度可使铝液中X向水平电流密度的最大值和平均值有效减小,并且可以优化X向水平电流密度的分布,而对于减小Z向水平电流密度的最大值也有一定作用。以300 kA铝电解槽的阴极为例,在距阴极炭块边缘800 mm处钢棒上加高70 mm至90 mm时为最佳加高设计;同时钢棒加高型阴极结构的电压降小于传统结构的,铝液中的等势线分布更平缓。

关键词：铝电解阴极压降加高钢棒水平电流